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中国三大冰雪基建闪耀南极

科普小知识2022-07-26 09:11:29
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中国三大冰雪基建闪耀南极

新华社泰山站降雪工程施工现场

中国三大冰雪基建闪耀南极

雪鹰601飞越中国南极昆仑站(信息照片)新华社

穿越西风带花了131天零4次,行程超过30,000海里。中国第35次南极考察队最近返回上海码头。他们的归来不仅受到社会各界的热烈欢迎,也激发了人们对南极冰雪大陆的更大兴趣。

几天来,科研小组成员陆续返回原岗位,进一步梳理和总结科研成果:在东南极冰盖开展航空地球物理遥感观测,在南大洋阿蒙森海开展综合海洋调查,在西风带海域成功部署中国第一套监测浮标...这些“硬核”科学研究和获得的相关数据无疑将中国的南极科学研究推向了一个新的高度。

反映科研成果的是中国科研团队在南极开展的基础设施建设项目。它们服务于中国南极科学研究的长远发展,具有巨大的价值和独特的重要性。

推进难言岛新站建设

在南极洲罗斯海的特兰诺湾,有一个面积约70平方公里的岛屿,那里全年都有6到7级的强风。传说几个极地探险家被困在这里,遭受了严冬和无尽的苦难,因此得名“难言之岛”。

尽管气候条件相对恶劣,但该岛是科学研究的一个独特热点。罗斯海,它所在的地方,是南大洋的一个边缘海,深入南极洲。这是地球上船只可以到达的最南端海域之一。它分布着许多著名的火山和南极洲最大的罗斯冰架。它被称为“自然实验室”,用于研究地球系统中的能量交换、物质交换和圈层相互作用,以及了解全球气候变化。

科学研究的独特价值使这个地方成为中国新南极科学研究站的所在地。2017年2月,在中国第33次南极考察期间,中国考察队员乘直升机登岛,进行了测绘、地形勘探、地质调查、采样等作业,获得了气压、温度、湿度、太阳辐射等详细数据,为新站建设做了充分准备。2018年初,在第34次南极考察期间,建造了一个临时卸货码头,将建筑车辆和集装箱运送到该岛的目标地区。经过20多天的连续建设,科研团队成员完成了新站的基础工作,搭建了临时建筑,实现了发电、通讯、海水淡化等功能。,为新车站的进一步建设奠定基础。

对于第35次南极考察的成员来说,继续推进新空间站的建设无疑是他们最大的基础设施项目任务。为此,一方面要完成雪龙船向岛内转运建筑材料的任务,另一方面要清理和启动去年运至岛内进行现场施工的机械设备。

团队成员使用一艘小船和一个名为“长江驳船”的货运平台,将水泥码头和热力管道等建筑材料从龙雪运送到岸上。对于去年到达的施工机械,团队成员应该做的第一件事就是把它们从冰雪中挖出来,然后启动并运行它们,然后进行施工工作。能源设施是建设新南极站的核心任务之一。在这次科学考察的建设过程中,团队成员为新站安装了一台10千瓦的风力涡轮机。这是在南极特殊气候条件下应用新能源设备的一次重要实践,为中国南极科学考察站的电力和能源供应探索了新的可靠途径。

南极科学研究的时间窗非常宝贵,建造新空间站的时间必须与时间赛跑。科研团队成员充分利用在岛上的20天时间,加快建设进度,尽可能向前推进,为下一阶段建设打下更好的基础。根据计划,中国的第五个南极研究站将于2022年建成,规模为5500平方米,夏季可容纳80人,冬季可容纳30人。

自主机场跑道测试性能良好

2018年12月,中国第35次南极考察队在南极冰盖上发现了一大片蓝冰。这里的蓝冰不同于中国调查组几年前发现的季节性蓝冰。它没有被雪覆盖,质地坚硬。只要通过冰的恢复增加摩擦力,就适合修建机场跑道和蓝冰机场。

目前,蓝冰几个机场已经投入运营,表现出良好的承载能力、抗冲击性和稳定性。它们不仅可以服务于大型科研飞机的起飞和降落,还可以接收大型商用飞机。据报道,2015年11月底,一架冰岛航空公司的波音757飞机在蓝冰成功着陆。

更令人惊讶的是,这个蓝冰地区的具体位置离中山路只有10多公里。如果中国将来能在这里建造一个蓝冰机场,让大型飞机起降,那么中国科研团队和相关科研资料就可以通过洲际航线和大洋洲国家或南非直接到达中山站,这将大大提高南极科研效率、后勤保障和应急保障能力。中国南极科学研究的空中支援能力将显著增强。

蓝冰大面积的发现是一个惊喜,而建造蓝冰机场来起降大型飞机是一个令人兴奋的长期目标。对中国的第35次南极考察队来说,当时最紧迫的任务是在中山站附近建造一个适合雪橇飞机起降的雪地机场。媒体广泛报道称,此次任务是“中国将在南极洲建造第一个永久机场”。对此,第35次南极考察队队长孙波表示,由于南极地区特殊的气候和地面环境,那里的所谓机场与我们想象的大不相同,规模非常小,主要包括跑道等最基本的设施。他形象地将白雪覆盖的机场建设比作“为我们的极地固定翼飞机雪鹰601建造一个家”。他解释说,中国第一架极地固定翼飞机雪鹰601投入使用后,科研人员能够迅速到达南极开展工作,改变了对中国南极考察的支持和保障模式。然而,雪鹰601一直在以国际共享的方式使用中山站附近的俄罗斯机场,现在它打算为它建造一个中国拥有的雪场。

建造一个冰雪覆盖的机场的主要工作是在南极洲无边无际的雪地上开辟一条冰雪覆盖的跑道。所谓的“开口”是先将雪表面弄平,然后压下,这样雪橇飞机就可以在上面滑行了。然而,在飞机停止前,有必要在压实的雪面上保持一定的摩擦力。这就需要关注雪面:雪车在雪面上来回拉动雪橇之类的设备来使表面变得粗糙。

经过密集施工,两条笔直平行的雪道得以修复。经过测试和运行,完全能够满足雪鹰601的平稳起降要求。经过这次战斗,中国在南极科学研究中的自主空中交通保障能力进一步提高。

泰山站冰雪工程建设积累新经验

在南极大陆的腹地,一座以中国红色为主色的飞碟形建筑正在海拔2600多米的冰架和雪地上飞翔,中间的窗户旁是美丽的白色,顶端飘扬着五星红旗。这是中国的南极泰山站。2014年1月,车站主体封顶,并于2月正式开放。

值得注意的是,泰山站作为南极科学研究的夏季站,是中国南极科学研究的重要枢纽,为内陆冰盖最高点的昆仑站成员提供补给支持。为了进一步完善泰山站的基础设施,增强其支撑和支撑能力,第35南极研究小组承担的重要任务之一是开展泰山站二期工程建设,完成该站的支撑系统工程。

与主体工程的圆形外观、碟形结构和高架设计不同,台山站二期工程可以说是一个雪下的隐形工程。这种设计的原因是该地区受到季风和周期性暴风雪的影响。地面上建筑物的迎风面经常被大雪覆盖。建在雪面下,可以变被动为主动,避免雪带来的安全隐患,雪下的恒温可以减少温差过大带来的影响。

从现场拍摄的照片可以看出,泰山站主体结构下及一侧的积雪已被挖空或挖成深坑,红色外部模块设备已被吊入深坑并拼接在一起。降雪设施主体为能源配套设施,由13个标准集装箱箱和12个非标准集装箱箱组成,包括新能源、发电、供热、水处理、融雪设施等。为了提高施工进度,所有设施都以模块化和快速的方式组装。

防渗漏是雪下施工的难点,也是雪下设施日常维护的关键。为此,冰雪建筑采用定制容器模块组装和双层密封防水方法,有效解决了冰雪建筑在极端寒冷环境下的保温和防水密封问题。

值得一提的是泰山站的供电系统。电站采用风能、太阳能、柴油发电机和储能电池互补的智能微网供电系统。柴油发电和新能源系统并网,柴油发电机可以根据新能源的供电量自动调节发电量,有效节约燃料消耗。为了解决远程监控问题,台山站采用了一套无人值守的能量测试系统,并进行了功能测试。在无人值守的情况下,系统通过铱星通信实现远程监控和遥控操作。

台山站二期工程是中国第一个南极降雪工程,许多创新和积累的经验是中国极地基础设施建设的宝贵财富。